质粒的构建
质粒构建 (2)
质粒构建1. 引言质粒是一种重要的实验工具，广泛应用于基因工程、遗传学和生物学研究中。
质粒构建是指将感兴趣的DNA片段插入到质粒中的过程，用于进一步研究DNA序列的功能和相互作用。
本文将介绍质粒构建的基本原理和步骤。
2. 质粒构建的基本原理质粒构建需要以下几个基本要素：•质粒：质粒是一种环状的DNA分子，可存在于细菌、酵母等生物体内。
•DNA片段：DNA片段是质粒构建中要插入质粒的感兴趣DNA序列，可以通过PCR扩增、基因合成等方法得到。
•限制酶：限制酶是一种特殊的酶，能够识别和切割DNA的特定序列。
•连接酶：连接酶是一种酶，能够将DNA片段与质粒连接起来。
基于以上要素，质粒构建的基本原理如下：1.将质粒和目标DNA片段分别进行限制性内切酶切割。
限制酶切割会产生粘性末端或平滑末端的DNA片段。
2.使用连接酶将目标DNA片段与质粒连接起来。
连接酶能够将两条DNA片段的末端连接起来，形成一个完整的质粒。
3.利用转化或转染等方法将质粒导入到宿主细胞中。
质粒在宿主细胞中进行复制和表达。
3. 质粒构建的步骤质粒构建的具体步骤如下：3.1 质粒提取从质粒宿主细胞中提取质粒是质粒构建的第一步。
常用的质粒提取方法包括碱裂解法、盐溶解法、商业提取试剂盒等。
质粒提取的目的是获取纯度较高的质粒样本，便于后续实验操作。
3.2 目标DNA片段的获取目标DNA片段可以通过PCR扩增、基因合成等方法得到。
PCR扩增需要设计引物，引物的序列与目标DNA片段的两端相互衔接。
基因合成则需要将目标DNA序列依照设定的序列进行化学合成。
3.3 DNA片段与质粒的连接将目标DNA片段与质粒进行连接，需要使用连接酶。
连接酶则需要根据DNA片段和质粒的不同情况选择合适的连接酶和反应条件。
连接酶反应通常包括连接酶、DNA片段和质粒的混合体系，以及一定的温度和时间。
3.4 转化或转染将连接好的质粒导入到宿主细胞中，以使质粒在宿主细胞中进行复制和表达。
质粒的构建原理
质粒的构建原理质粒是一种环状的DNA分子，常用于基因工程和基因转移研究中，具有无菌发酵的能力。
质粒构建是将外源基因插入质粒中，形成重组质粒，然后通过转化等方法将重组质粒导入目标细胞中，实现外源基因的表达。
质粒构建主要包括质粒选择、外源基因克隆、质粒复制源的选择和质粒验证等步骤。
首先，质粒选择是质粒构建的第一步。
常用的质粒有pUC、pBR322、pET等。
质粒的选择主要考虑质粒的大小、拷贝数和复制源。
较小的质粒易于操作，而高拷贝质粒有更高的表达效率；复制源是质粒复制和稳定维持的关键元件，常用的复制源有p15A、pMB1和ColE1等。
其次，外源基因克隆是质粒构建的核心步骤。
一般来说，先从源细胞中提取目标基因的DNA序列，然后使用PCR扩增或酶切方法将目标基因插入质粒的多克隆位点（多克隆位点是质粒上的一段特定区域，用于插入外源基因）。
在PCR扩增中，引物可以根据目标基因序列设计，将目标基因扩增出来；在酶切中，则需要使用一对限制酶切酶切剪目标基因和质粒，生成具有互补末端的片段，然后通过连接将目标基因与质粒连接起来，形成重组质粒。
质粒复制源的选择是质粒构建的重要一环。
质粒复制源是指负责质粒复制的DNA序列，可以使质粒在宿主细胞中进行自主复制。
不同的宿主细胞可能对不同的质粒复制源有不同的适应性。
此外，质粒复制源还涉及到质粒的拷贝数和稳定性。
通常来说，高拷贝质粒（如pUC）能够在细胞中形成较高的拷贝数，适合对外源基因进行高效表达；而低拷贝质粒（如p15A）则适合用于负载大片段DNA。
最后，质粒构建的最后一步是质粒验证。
质粒验证是为了确认重组质粒是否成功构建。
一种常见的验证方法是限制性酶切分析，通过对重组质粒进行限制酶切检测，可以观察到目标基因的大小变化，从而判断是否成功插入外源基因；另一种验证方法是测序分析，通过将重组质粒进行测序，可以得到目标基因的序列信息，验证插入的正确性。
总而言之，质粒构建的原理是将外源基因插入质粒中，通过质粒选择、外源基因克隆、质粒复制源的选择和质粒验证等步骤，构建出重组质粒。
质粒的构建
① 复制起点 ori pMB1系列（来源于ColE1）的 高拷贝型复制起点
② Ampr基因 pSF2124质粒的Ampr基因
③ Tetr基因 pSC101的Tetr 基因。
第6页，共29页。
（2）长度 4363bp
（3）选择标记
氨苄青霉素和四环素抗性。
（4）克隆位点
24个克隆位点。
其中9个会导致Tetr基因失活（如 BamH I、Hind Ⅲ、Sal I）； 3个会导致Ampr基因失活（Sca I、 PvuI、Pst I）。
从pBR322上切去HaeII片断，既除去 了mob识别位点，又增加质粒的拷贝数。
第12页，共29页。
② 改造EcoR I 位点 pBR325： 使EcoRI 也成为插入失活型位点。 在pBR322位点上接入一段来自噬菌体 PICm的HaeII酶切片断（带有氯霉素抗性 基因cmlr）。 cmlr上也带一个EcoRI位点。
§ 视已知蛋白的cDNA序列为诱饵(bait)，将其与DNA结合域融合， 构建成诱饵质粒。
§ 将待筛选蛋母细胞中。
§ 酵母细胞中，已分离的DNA结合域和转录激活域不会相互作用， 但诱饵蛋白若能与待筛选的未知蛋白特异性地相互作用，则可激 活报告基因的转录；反之，则不能。利用4种报告基因的表达， 便可捕捉到新的蛋白质。
第20页，共29页。
③ lacZ的肽互补
1）-肽（ lacZ’ ）：
-半乳糖苷酶N端的一段氨基酸片断（11-41 氨基酸）。
4聚体
N端的11-41aa N端的11-41aa N端的11-41aa N端的11-41aa
C端大部分 C端大部分 C端大部分 C端大部分
lacZ只有在29页。
载体lacZ’与互补
质粒构建流程范文
质粒构建流程范文质粒是在分子生物学研究中常用的载体，用于将外源基因导入到真核或原核细胞中。
质粒构建是将所需基因插入质粒中的过程，通常包括以下几个步骤：选择适当的质粒骨架、获得目标基因、PCR扩增目标基因、消除酶切位点、连接、转化宿主细胞和筛选等。
下面将详细介绍质粒构建的流程。
第一步：选择适当的质粒骨架质粒骨架是质粒的基本结构，包括起始子、终止子、选择性标志物和多个酶切位点，用于插入目标基因。
在选择质粒骨架时，需要考虑质粒复制起源、复制调节元件和基因表达调节元件等因素。
第二步：获得目标基因目标基因是要插入到质粒中的外源基因，可以是从生物体中提取的DNA或通过合成DNA获得的。
在获得目标基因时，需要考虑基因的大小、序列特征和功能等因素。
第三步：PCR扩增目标基因PCR（聚合酶链反应）是一种常用的DNA扩增技术，可以通过引物在DNA模板上进行反复扩增，得到大量的目标基因的DNA片段。
在PCR扩增目标基因时，需要选择适当的引物和反应条件，并进行反应优化和扩增验证。
第四步：消除酶切位点在插入目标基因之前，需要消除质粒骨架内的酶切位点，避免再次被酶切产生的片段。
可以通过点突变、限制性内切酶切除和引物设计等方法消除酶切位点。
第五步：连接将PCR扩增的目标基因与质粒骨架连接，通常可以通过限制性内切酶切除和连接、引物设计和T4DNA连接酶等方法实现。
在连接时，需要考虑连接位点的互补性和酶切位点的匹配等因素。
第六步：转化宿主细胞质粒构建完成后，需要将其转化到适当的宿主细胞中，使其在细胞内复制和表达。
常用的宿主细胞包括大肠杆菌、酵母菌和哺乳动物细胞等。
第七步：筛选转化后的宿主细胞需要进行筛选，以获得携带目标基因的阳性克隆。
常用的筛选方法包括抗生素筛选、荧光筛选和PCR鉴定等。
质粒构建是一项复杂而精细的实验技术，需要熟练的实验操作和严密的实验设计。
在实验过程中，需要注意反应体系的优化、质粒构建产物的验证和质粒的稳定性等因素。
质粒构建全过程范文
质粒构建全过程范文质粒构建是分子生物学实验中的一项重要技术，用于将目标基因插入到质粒中，进而导入到宿主细胞中。
下面将详细介绍质粒构建的全过程。
第一步：设计引物在质粒构建之前，需要设计引物，包括引物序列的选择和设计。
引物是用于在PCR反应中扩增目标基因的特定序列。
引物的选择应考虑到目标基因的特点，如长度、GC含量、互补性及其它特异性需求。
第二步：PCR扩增目标基因通过PCR反应扩增目标基因，此过程中，使用上一步设计的引物。
PCR反应的条件和周期取决于目标基因的特点，如长度和GC含量。
扩增后的DNA片段可以通过琼脂糖凝胶电泳检测。
第三步：准备载体质粒选择一个合适的载体质粒，根据实验需求选择质粒的构型、大小及适用宿主细胞。
将质粒提取并进行消毒处理，以去除可能的污染物。
第四步：限制性内切酶切质粒与目标基因通过在特定位点使用限制性内切酶切割载体质粒和PCR扩增得到的目标基因，以生成互补的黏性末端。
第五步：连接目标基因与载体质粒将切割后的载体质粒与目标基因进行连接。
此时，两者的黏性末端会互相连接，形成短暂的连接体。
可以使用连接酶、盐溶液等辅助物质来增强连接效果。
连接后的质粒可以通过琼脂糖凝胶电泳检测。
第六步：转化宿主细胞将连接后的质粒转化到宿主细胞中，以使宿主细胞具有新质粒。
转化的方法有多种，包括化学法、电渗透法、热冲击法等。
选择合适的转化方法要考虑到宿主细胞的特点。
第七步：宿主细胞筛选与鉴定转化完成后，宿主细胞需要进行筛选与鉴定。
一般来说，可以利用抗生素抗性基因选择含有质粒的细胞。
通过培养在含有抗生素的培养基上，只有含有质粒的细胞能够生长。
第八步：验证目标基因的插入通过PCR扩增或测序等方法验证目标基因是否成功插入到质粒中，并且在宿主细胞中表达。
可以使用特异性引物扩增目标基因，然后进行琼脂糖凝胶电泳检测。
测序可以进一步验证目标基因的正确性。
第九步：扩增检测阳性菌落通过原核培养使阳性菌落扩增，以获得足够大量的质粒实验使用。
质粒构建步骤
质粒构建步骤
嘿，你问质粒构建步骤啊？这事儿还挺复杂，不过咱慢慢说。
第一步呢，得先确定你要构建啥样的质粒。
就像你要盖房子，得先有个设计图吧。
想好你要把哪些基因放进去，要让质粒有啥功能。
这可不能瞎整，得有个明确的目标。
第二步，准备材料。
你得有合适的载体质粒，就像盖房子得有块地一样。
还有你要插进去的基因片段，这就好比盖房子的砖头瓦块啥的。
还得有各种酶啊，像剪刀一样把东西剪开再拼起来。
第三步，把基因片段剪下来。
用特定的酶在合适的位置把基因片段从原来的地方切下来。
这就像用剪刀把一块布剪成你想要的形状。
得小心点，可别剪坏了。
第四步，把基因片段插进载体质粒里。
这就像把一块拼图放进一个大拼图里一样。
用另一种酶把载体质粒打开一个口子，然后把基因片段塞进去。
再把口子封上，让它们连在一起。
第五步，验证一下你构建的质粒对不对。
可以用一些方法，比如测序啊，看看基因片段是不是插对地方了，有没有弄错啥的。
要是不对，就得重新来过。
比如说有个科学家想构建一个能让细菌发光的质粒。
他先想好要把哪个发光基因插进去，找好了载体质粒和各种酶。
然后小心翼翼地把发光基因剪下来，插进载体质粒里。
最后验证的时候发现插对了，可高兴了。
把这个质粒放到细菌里，细菌就真的发光了。
所以说啊，质粒构建可不是件容易的事，得一步一步来，细心又耐心。
咋样，现在知道质粒构建的步骤了吧？。
质粒构建的原理及方法
质粒构建的原理及方法质粒构建的原理及方法是指通过研究DNA片段的特征，以及其在生物学实验中的复制、表达、合成和移植的原理及方法，来构建质粒。
质粒是一类由DNA片段组成的可重复使用的基因工程载体，用于转移和表达外源基因，广泛应用于基因工程和生物技术研究中。
质粒构建的原理主要是根据DNA片段的周期性结构形成的，即质粒的结构是由DNA片段组成的，而不是其他的物质。
在质粒构建中，首先要明确需要构建的质粒的目的和功能，然后根据此目的和功能，从DNA片段库中选择合适的片段，将其组装成质粒，以达到预期的效果。
质粒构建的方法有几种，常用的有PCR扩增法、等位子构筑法、同源克隆法和限制性内切酶构建法等。
1 PCR扩增法：PCR扩增法是一种用于构建质粒的有效方法，其原理是利用特定酶，如Taq DNA聚合酶，对DNA 片段进行反复扩增，从而获得大量的DNA片段。
该方法的优点是快速、灵敏，可以构建任意大小的质粒，但也有一定的缺点，例如扩增的精确性和准确性较差，可能会引入噪声，影响质粒的质量。
2 等位子构建法：等位子构建法是指在特定的位置插入预先准备好的DNA片段，即将DNA片段配对到等位子上，从而构建质粒。
该方法的优点是可以以高精度构建质粒，精度可达99.9%，但是缺点是时间较长，构建大型质粒时耗时较长。
3 同源克隆法：同源克隆法是指将DNA片段插入到一种特定的质粒中，从而形成新的质粒。
该方法的优点是可以用于构建任意大小的质粒，但缺点是构建的质粒的精确性较差，可能会引入噪声，影响质粒的质量。
4 限制性内切酶构建法：限制性内切酶构建法是指将DNA片段插入到限制性内切酶识别序列中，从而形成质粒。
该方法的优点是可以快速构建质粒，而且可以构建任意大小的质粒，但缺点是质粒的精确性较差，可能会引入噪声，影响质粒的质量。
以上就是质粒构建的原理及方法，质粒构建的方法也不断发展壮大，未来还有可能推出更多的质粒构建方法，以满足更多的应用需求。
质粒的构建
质粒的构建一、质粒构建的基本原理1.1 质粒结构质粒是一种环状DNA分子，通常大小在1-200 kb之间，其中包含了一个或多个基因编码序列，以及与复制、表达等相关的功能序列。
质粒通常由多个功能区域组成，包括基因插入位点、选择标记、复制起点、多克隆位点等。
1.2 质粒构建方法质粒构建一般分为以下几个步骤：基因克隆、质粒挑选、连接反应、转化、筛选，这些步骤通常需要借助于PCR、限制性内切酶、DNA连接酶、转化试剂等。
1.3 质粒的应用质粒构建技术广泛应用于基因工程、蛋白质表达、基因敲除、基因组编辑等领域。
通过构建特定功能的质粒，可以实现对基因的操控和调控，对生物学功能进行研究。
二、质粒构建的方法与步骤2.1 基因克隆质粒构建的第一步通常是通过PCR扩增目的基因，得到目的基因片段。
基因片段的选择根据实验需要，可以是全长基因、部分序列、突变体等。
2.2 质粒挑选选择合适的质粒载体是质粒构建的关键一步。
通常质粒载体的选择考虑到基因插入位点、复制起点、选择标记等功能。
常用的质粒载体有pUC19、pBR322、pET等。
2.3 连接反应将基因片段与质粒载体进行连接反应，通常需要利用DNA连接酶将两者连接起来。
连接反应后，通过热激酶等方法将连接产物转化到大肠杆菌等宿主细胞中。
2.4 转化转化是将连接后的质粒DNA导入到宿主细胞中的过程，通常采用化学转化、电穿孔转化、热激等方法进行。
2.5 筛选通过选择标记或多克隆位点等方法对转化后的细胞进行筛选，筛选出含有目的质粒的阳性克隆。
通常可以利用抗生素抗性筛选、荧光报告基因筛选等方法。
三、质粒构建的应用3.1 基因工程质粒构建技术可以用于将外源基因导入到宿主细胞中，实现基因的操控和表达。
通过构建携带感兴趣基因的质粒，可以实现对基因编码蛋白质的表达和研究。
3.2 蛋白质表达利用质粒携带外源基因序列，在宿主细胞中进行蛋白质表达。
通过构建携带目的基因的质粒，可以实现对特定蛋白质的大量表达和纯化。
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② -半乳糖苷酶Xgal显色反应： -半乳糖苷酶能把无色的化合物 Xgal分解成半乳糖和一个深蓝色的 物质5-溴-4-氯靛蓝。 -半乳糖苷酶 Xgal 半乳糖
5-溴-4-氯靛蓝
③ lacZ的肽互补 1）-肽（ lacZ’ ）： -半乳糖苷酶N端的一段氨基酸片断 （11-41氨基酸）。 N端的11-41aa N端的11-41aa N端的11-41aa N端的11-41aa C端大部分 C端大部分 C端大部分 C端大部分
（2）长度
4363bp
（3）选择标记 氨苄青霉素和四环素抗性。
（4）克隆位点
24个克隆位点。
其中9个会导致Tetr基因失活（如 BamH I、Hind Ⅲ、Sal I）； 3个会导致Ampr基因失活（Sca I、 PvuI、Pst I）。
（5）pBR322的筛选 ①双抗菌素抗性选择标记
在EcoRⅠ和HindⅠ酶剪切位点之间插入外源基因
（2）长度
（3）克隆位点
约2.7kb
10个连续的单一限制酶切位 点，位于lacZ’基因的5’端。
ห้องสมุดไป่ตู้
pUC18/19
选择标记 Ampicillin 抗性和 lacZ的肽互补（蓝白 斑）相结合。 筛选方法
选用带有含有ampicillin和X-gal的培养基 受体菌lacZ突变（lacZ∆M15）
受体菌lacZ突变（lacZ∆M15） 受体菌基因组的-半乳糖苷酶基因的 氨基端有缺失（缺失肽），不能形成 4聚体的活性酶，不能分解Xgal 受体菌株：JM系列、TG1、TG2、 XL1-blue、XS127、XS101、KK2186、 MV1184、DH5a
质粒载体生物学特征
分类 按复制类型可分为：松弛型 严紧性 按转移性可分为转移型和非转移型
穿梭载体 可以在不同的宿主细胞中复制
经典载体
pBR322
pUC系列（pUC8/9）
pBR322：
F. Bolivar和R.L. Rodriguez人工构建载体。 （1）元件来源
① 复制起点 ori pMB1系列（来源于ColE1） 的高拷贝型复制起点 ② Ampr基因 pSF2124质粒的Ampr基因 ③ Tetr基因 pSC101的Tetr 基因。
实验材料
载体质粒：pLexA、pB42AD、p8op-LacZ）、 YM4271（EGY48的伴侣菌株）
大肠杆菌菌株：E.coli KC8株
5’ MCS
lacZ’ 3’
5’
外源DNA
lacZ’
3’
肽
肽移码突变 不互补
互补
④ IPTG的诱导作用 IPTG是乳糖的类似物。能诱导lac操 纵子的启动转录，使受体菌基因组中 的lacZ 的C端部分和载体的lacZ’肽 都表达。从而互补。
但载体MCS上插入外源DNA后，仍然不 能产生肽！ IPTG
能够被ColK质粒编码的mob蛋白识别， 如果再有F质粒的参与，就有可能转移！
PBR322的改进 ① 删除mob识别位点 （如质粒pBR327、pAT153等）。 pAT153： 从pBR322上切去HaeII片断，既除 去了mob识别位点，又增加质粒的 拷贝数。
② 改造EcoR I 位点 pBR325：
具有多克隆位点（MCS），使有两个不 同粘性末端的外源DNA方便地插入。
质粒载体的应用
使宿主细胞表达特定的基因，从而使其具有 某种特定的形状 研究蛋白之间的功能（酵母双杂交）
酵母双杂交
• • • • 原理：利用真核细胞的转录起始调控需要BD（DNA结合区） 和AD（转录激活区）共同作用 流程： 视已知蛋白的cDNA序列为诱饵(bait)，将其与DNA结合域 融合，构建成诱饵质粒。 将待筛选蛋。 酵母细胞中，已分离的DNA结合域和转录激活域不会相互 作用，但诱饵蛋白若能与待筛选的未知蛋白特异性地相互 作用，则可激活报告基因的转录；反之，则不能。利用4种 报告基因的表达，便可捕捉到新的蛋白质。
4聚体
lacZ只有在4聚体的状态下才有功能.
载体lacZ’与互补
pUC质粒载体上的lacZ’ 编码肽与这个 缺失突变的-半乳糖苷酶“互补”，使 它能形成4聚体。又能分解Xgal。产生 蓝色物质。
N端的11-41aa C端大部分 受体菌lacZ∆
pUC lacZ’
互补的插入失活 pUC载体上LacZ’的5‘端有一段多克隆位 点(MCS)区，本身虽不干扰LacZ’的合 成，但插入外源基因就会阻止LacZ’的 合成。不能互补。
质粒载体的构建
在基因工程操作中，把能携带外源 DNA进入受体细胞的“运载工具” （本质是DNA分子）叫载体。 常见的载体有：质粒载体；噬菌体 (或病毒)载体；质粒和噬菌体(或病 毒)构建的载体；染色体载体
基因工程对载体 的要求
在宿主细胞内能独立复制
有选择性标记 有一段多克隆位点（外源DNA插入其中不影响载 体的复制） 分子量小，拷贝数多 容易从宿主细胞中分离纯化
IPTG诱导的结果： MCS无插入时，互补，蓝菌斑。 MCS有插入时，不互补，白菌斑。
通过看培养皿上的菌斑的颜色就能直接知道 是否有DNA插入。
（5）pUC系列载体的优点 ① 更小的分子量： 如pUC18为2682bp，pUC8为2750bp。
② 选择方便
Xgal显色、抗菌素双重直接选择。
③ 克隆便利
该载体具有Ampr抗性，而失去Tetr 抗性
筛选方法
将带有质粒的大肠杆菌涂布到基本培养基上， 培养一段时间 用影印法将菌落分别转移到带有Amp和Tet 的培养基上培养一段时间 在带有Amp的培养基上挑出带有在Tet培养 基上不生长的对应菌落，即为带有目的基因 的宿主细胞
pBR322的缺点 保留了转移蛋白（mob）的作用位点。
使EcoRI 也成为插入失活型位点。 在pBR322位点上接入一段来自噬菌 体PICm的HaeII酶切片断（带有氯霉 素抗性基因cmlr）。 cmlr上也带一个EcoRI位点。
pUC系列 University of California的J. Messing和J. Vieria于1978年，在pBR322的基础上改 造而成。属正选择载体。
pUC7、pUC8、pUC9、pUC10、 pUC11、pUC18、pUC19
（1）元件来源 ① 复制起点 ② Ampr 基因 pBR322的 ori pBR322的Ampr基因
但其上失去了克隆位点。 ③ lacZ的启动子 ④ lacZ’基因
大肠杆菌lacZ的-肽链序列， 是LacZ 的氨基端片断。 大肠杆菌